(57)【要約】【課題】リード接続部における半田等のはみ出しの問題を生じることがなく、電気的接続の信頼性を損ねることなく従来のものに比してリード接続部のピッチを狭くすることができ、静電容量型圧力検出器の小型化を可能にすること。【解決手段】基板１０のダイヤフラム３０との接合面の外周縁に各電極毎に凹溝１５、１６、１７を個別に形成し、凹溝１５〜１７を基板側電極とダイヤフラム側電極の各々のリード接続部とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に基板側電極を形成された電気絶縁性の基板と、一方の面にダイヤフラム側電極を形成された感圧用の電気絶縁性のダイヤフラムとが、互いの電極面が所定間隔をおいて対向する形態で接合され、前記ダイヤフラムの弾性変形による電極間間隙の変化に由来する静電容量変化により圧力検出を行う静電容量型圧力検出器において、
前記ダイヤフラムに対する前記基板の接合面の外周縁に、前記基板側電極と前記ダイヤフラム側電極の各々に個別に対応する凹溝が複数個互いに所定間隔をおいて形成され、
前記基板には前記基板側電極より当該電極用の前記凹溝の底面まで延びた導電性引出部が形成され、
前記ダイヤフラムには前記ダイヤフラム側電極より当該電極用の前記凹溝の底面に対向する部位まで延びた導電性引出部が形成され、
前記凹溝が前記基板側電極と前記ダイヤフラム側電極の各々のリード接続部になっている、
ことを特徴とする静電容量型圧力検出器。
【請求項２】
前記凹溝の底面は、前記ダイヤフラムに対する前記基板の接合面から所定の傾斜角をもって傾斜した傾斜底面であることを特徴とする請求項１記載の静電容量型圧力検出器。
【請求項３】
前記基板と前記ダイヤフラムは、各々、互いの周方向の位置決めを行うオリフラ部を外周縁に有する円盤状をなし、前記オリフラ部に前記凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の静電容量型圧力検出器。
【請求項４】
前記基板に対する前記ダイヤフラムの接合面のうち、基板側電極用の前記凹溝の底面と対向して当該凹溝の天井面をなす部位に、導電部が形成され、
前記ダイヤフラム側電極用の前記凹溝の底面に導電部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の静電容量型圧力検出器。
【請求項５】
前記基板側電極、前記ダイヤフラム側電極、前記導電性引出部のすべてが、スパッタリング、真空蒸着あるいはスクリーン印刷により、層状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の静電容量型圧力検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静電容量型圧力検出器に関し、特に、静電容量型圧力検出器の電極引出し構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型圧力検出器として、一方の面に基板側電極を形成された電気絶縁性の基板と一方の面にダイヤフラム側電極を形成された感圧用の電気絶縁性のダイヤフラムとが互いの電極面が所定間隔をおいて対向する形態で接合され、前記ダイヤフラムの弾性変形による電極間間隙の変化に由来する静電容量変化により圧力検出を行うものがある（たとえば、特許文献１、２）。
【０００３】
静電容量型圧力検出器における電極引出し構造として、基板およびダイヤフラムの各々の電極面に、スパッタリングやスクリーン印刷等の膜形成技術によって基板側電極とダイヤフラム側電極の各々より外方へ延びた電極引出し部を整列状態で形成され、その電極引出し部の先端部あるいは電極引出し部の先端部と導通接続されたリード線接続部にリード線が接続される構造のものがある（たとえば、特許文献３）。
【０００４】
上述の如き従来の静電容量型圧力検出器の電極引出し構造では、リード線を半田付けする電極引出し部やリード線接続部が平面配置であるため、リード線の半田付け部分における半田はみ出しの問題があり、半田はみ出しによる短絡を避けるべく、電極引出し部、リード線接続部のピッチを狭くすることに限界がある。このことは、静電容量型圧力検出器の小型化を阻害する。
【０００５】
また、半田はみ出しによる短絡の可能性があるから、電気的接続の信頼性に欠け、この信頼性を上げるためには、電極引出し部、リード線接続部のピッチを充分に大きくする必要が生じ、静電容量型圧力検出器が大型化する。
【特許文献１】特開昭５７−１３７８３１号公報
【特許文献２】特開平６−２８８８５１号公報
【特許文献３】特開平６−３２３９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、リード接続部における半田等のはみ出しの問題を生じることがなく、電気的接続の信頼性を損ねることなく従来のものに比してリード接続部のピッチを狭くすることができ、静電容量型圧力検出器の小型化を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による静電容量型圧力検出器は、一方の面に基板側電極を形成された電気絶縁性の基板と、一方の面にダイヤフラム側電極を形成された感圧用の電気絶縁性のダイヤフラムとが、互いの電極面が所定間隔をおいて対向する形態で接合され、前記ダイヤフラムの弾性変形による電極間間隙の変化に由来する静電容量変化により圧力検出を行う静電容量型圧力検出器において、前記ダイヤフラムに対する前記基板の接合面の外周縁に、前記基板側電極と前記ダイヤフラム側電極の各々に個別に対応する凹溝が複数個互いに所定間隔をおいて形成され、前記基板には前記基板側電極より当該電極用の前記凹溝の底面まで延びた導電性引出部が形成され、前記ダイヤフラムには前記ダイヤフラム側電極より当該電極用の前記凹溝の底面に対向する部位まで延びた導電性引出部が形成され、前記凹溝が前記基板側電極と前記ダイヤフラム側電極の各々のリード接続部になっていることを特徴とする。
【０００８】
この発明による静電容量型圧力検出器は、好ましくは、前記ダイヤフラムに対する前記基板の接合面から所定の傾斜角をもって傾斜した傾斜底面になっている。
【０００９】
また、この発明による静電容量型圧力検出器は、好ましくは、前記基板と前記ダイヤフラムが、各々、外周縁に、互いの周方向の位置決めを行うオリフラ部を外周縁に有する円盤状をなし、前記オリフラ部に前記凹溝が形成されている。
【００１０】
また、この発明による静電容量型圧力検出器は、好ましくは、前記基板に対する前記ダイヤフラムの接合面のうち、基板側電極用の前記凹溝の底面と対向して当該凹溝の天井面をなす部位に、導電部が形成され、前記ダイヤフラム側電極用の前記凹溝の底面に導電部が形成されている。
【００１１】
この発明による静電容量型圧力検出器では、前記基板側電極、前記ダイヤフラム側電極、前記導電性引出部のすべてを、スパッタリング、真空蒸着あるいはスクリーン印刷により、層状に形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明による静電容量型圧力検出器は、ダイヤフラムに対する基板の接合面の外周縁に、各電極毎に凹溝が個別に形成され、凹溝が基板側電極とダイヤフラム側電極の各々のリード接続部になっているから、凹溝間の側壁が隣接するリード接続部間の障壁（仕切）となり、リード接続部における半田や導電性ペースト等のはみ出しによって隣接するリード接続部同士が導通状態となる短絡を避けることができる。
【００１３】
このことにより、リード接続部のピッチを、電気的接続の信頼性を損ねることなく従来のものに比して狭くすることができ、静電容量型圧力検出器の小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明による静電容量型圧力検出器の一つの実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。
【００１５】
図１に示されているように、静電容量型圧力検出器は、アルミナ等の電気絶縁材料からなる厚板の基板１０と感圧用の薄板のダイヤフラム３０とを有する。基板１０とダイヤフラム３０は、共に、外周縁に、互いの周方向の位置決めを行うオリフラ部１１、３１を有する同一径の円盤状をなしている。オリフラ部１１、３１は、円周縁の一部を、所定長さ、直線状に切り欠いた形状をなしている。
【００１６】
図４に示されているように、基板１０の一方の面、すなわち、電極面１２には、基板側電極として、圧力検出電極１３と参照電極１４とが形成されている。圧力検出電極１３は電極面１２の中央部にあって円形をなし、参照電極１４は圧力検出電極１３より径方向外方に間隔をおいて圧力検出電極１３を取り囲むように略円環状（Ｃ形）をなしている。
【００１７】
図５に示されているように、ダイヤフラム３０の一方の面、すなわち、電極面３２には、ダイヤフラム側電極として、共通電極３３が形成されている。共通電極３３は電極面３２の中央部にあって参照電極１４の外径に略等しい外径の円形をなし、圧力検出電極１３と参照電極１４の両者に対向する。
【００１８】
ダイヤフラム３０の電極面３２の共通電極３３の外側には、共通電極３３より径方向外方に間隔をおいて接着剤を兼ねた間隔保持部材３４が円環状に設けられている。間隔保持部材３４は、ガラスパウダとバインダとを溶剤によって混練ペースト化し、それに電極間隔を一定に保つためのビーズ等によるスペーサ材を混入したものであり、電極面３２に円環状に印刷あるいは塗布され、乾燥、仮焼結される。
【００１９】
基板１０とダイヤフラム３０は、電極面１２と３２とを対向させ、オリフラ部１１、３１によって、互いの周方向の位置合わせを行われた状態で、図１に示されているように重ね合わされ、荷重を加えた状態で、高温加熱されることにより、間隔保持部材３４中のガラス成分の溶融によって互いに接合される。
【００２０】
これにより、基板１０とダイヤフラム３０とは、互いの電極面１２、３２が間隔保持部材３４によって所定間隔をおいて対向する形態で接合され、ダイヤフラム３０に作用する圧力に応じてダイヤフラム３０が弾性変形することにより、電極間間隙の変化に由来する静電容量変化により圧力検出を行う。
【００２１】
図１に示されているように、ダイヤフラム３０に対する基板１０の接合面の外周縁、すなわち電極面１２の外周縁のオリフラ部１１には、基板１０側の圧力検出電極１３、参照電極１４、ダイヤフラム３０側の共通電極３３の各電極に個別に対応する凹溝１５、１６、１７が、オリフラ部１１の直線方向に互いに所定間隔をおいて形成されている。凹溝１５が圧力検出電極１３用、凹溝１６が参照電極１４用、凹溝１７が共通電極３３用で、凹溝１７が凹溝１５と１６との中間部に位置している。
【００２２】
凹溝１５、１６、１７は、図２及び図３に示されているように、各々個別の面取り形状をなしており、図６に示されている凹溝１５、１６の各々の底面１５Ａ、１６Ａや、図７に示されている凹溝１７の底面１７Ａは、基板１０の電極面（ダイヤフラム３０との接合面）１２より所定の傾斜角、たとえば４５度の傾斜角をもって傾斜した傾斜底面になっており、基板１０の外周面に切欠開口状に開口している。
【００２３】
図４に示されているように、基板１０の電極面１２には、圧力検出電極１３より径方向外方に凹溝１５の底面１５Ａまで連続細帯状に延びた導電性引出部１８と、参照電極１４より径方向外方に凹溝１６の底面１６Ａまで連続細帯状に延びた導電性引出部１９とが各々形成されている。また、共通電極３３用の中央の凹溝１７の底面１７Ａには、図７に示されているように、ダミー電極をなす導電部２０が形成されている。
【００２４】
図４に示されている、基板１０の電極面１２に存在する圧力検出電極１３、参照電極１４、導電性引出部１８、１９、導電部２０は、すべて、電極面１２に対する導電材料のスパッタリング、真空蒸着あるいはスクリーン印刷により、層状に一括して薄膜形成されている。
【００２５】
一方、図５に示されているように、ダイヤフラム３０の電極面３２には、共通電極３３より径方向外方にオリフラ部３１まで、詳細には、凹溝１７の底面１７Ａに対向する部位、つまり、凹溝１７の天井面１７Ｂまで、連続細帯状に延びた導電性引出部３５が形成されている。また、ダイヤフラム３０の電極面３２のうち、圧力検出電極１３用の凹溝１５の底面１５Ａや参照電極１４用の凹溝１６の底面１６Ａに対向してこれら凹溝１５、１６の天井面１５Ｂ、１６Ｂ（図６参照）をなす部位に、ダミー電極をなす導電部３６、３７が島状に形成されている。
【００２６】
ダイヤフラム３０の電極面３２に存在する共通電極３３、導電性引出部３５、導電部３６、３７は、すべて、電極面３２に対する導電材料のスパッタリング、真空蒸着あるいはスクリーン印刷により、層状に一括して薄膜形成されている。
【００２７】
上述の構成により、凹溝１５、１６、１７が、圧力検出電極１３、参照電極１４、共通電極３３の各々のリード接続部をなす。
【００２８】
凹溝１５、１６、１７には、図６及び図７に示されているように、先端部４１Ａ、４２Ａ、４３Ａを凹溝１５、１６、１７の底面１５Ａ、１６Ａ、１７Ａの傾斜角に倣ってくの字形に折曲された細帯状のリード部材４１、４２、４３の先端部４１Ａ、４２Ａ、４３Ａが差し込まれている。凹溝１５、１６、１７への差し込みによりリード部材４１、４２、４３の先端部４１Ａ、４２Ａ、４３Ａは、各々、凹溝１５、１６、１７の底面１５Ａ、１６Ａ、１７Ａにある導電性引出部１７、１８の先端あるいは導電部２０に接合する。
【００２９】
基板１０とダイヤフラム３０を図１に示されているように接合した状態で各凹溝１５、１６、１７により基板１０とダイヤフラム３０の両電極面１２、３２間に画成される空間（リード接続空間）には、図３、図６及び図７に示されているように、導電性ペースト４４、４５、４６が各々充填されている。導電性ペースト４４、４５、４６は、各々硬化することにより、リード部材４１、４２、４３の先端部４１Ａ、４２Ａ、４３Ａを各々、導電性引出部１８、１９、３５に、接着固定すると共に、個別に導通接続する。
【００３０】
上述の如き電極引出し構造によれば、凹溝１５、１６、１７が圧力検出電極１３、参照電極１４、共通電極３３の各々のリード接続部になっているから、凹溝１５と凹溝１７間、凹溝１６と凹溝１７間の各々の側壁が隣接するリード接続部間の障壁となり、リード接続部における導電性ペースト４４、４５、４６のはみ出しによって隣接するリード接続部同士が導通状態となる短絡を確実に避けることができる。このことにより、リード接続部のピッチを、電気的接続の信頼性を損ねることなく従来のものに比して狭くすることができ、静電容量型圧力検出器の小型化が可能になる。
【００３１】
また、このリード接続部がオリフラ部１１にあることにより、凹溝１５、１６、１７から延出するリード部材４１、４２、４３がオリフラ部１１に納まるので、基板１０やダイヤフラム３０の直径と同一型の内径の筒状体に、これら基板１０とダイヤフラム３０を重ね合わせて構成した静電容量型圧力検出器を収納しても、リード部材４１、４２、４３が筒状体の内壁とオリフラ部１１との間に画成される隙間に収まって両者に挟まれることがなく、静電容量型圧力検出器（センサ素子）を組み込まれるケース等の形状を、内壁とオリフラ部１１との間に挟まらないようにリード部材４１、４２、４３を逃がすための凹凸等を内壁に設けた複雑な形状にする必要がなくなる。
【００３２】
また、凹溝１５、１６、１７の各々に、ダミー電極をなす導電部２０、３６、３７があることにより、凹溝１５、１６、１７におけるリード部材４１、４２、４３の接続が容易になり、併せて接続信頼性が向上する。
【００３３】
なお、上述の実施形態では、リード部材４１、４２、４３の接続固定に、導電性ペースト４４、４５、４６が用いられているが、この接続固定は、半田付けにより同様に行うことができる。また、凹溝１５、１６、１７の溝横断面形状は、矩形に限られることなく、半円状、Ｕ字状、Ｖ字状等、その他の形状であってもよい。
【００３４】
また、この発明による静電容量型圧力検出器は、上述の３電極タイプのものに限られることはなく、４電極タイプのものにも、同様に適用できる。
【００３５】
４電極タイプの静電容量型圧力検出器を、図８、図９を参照して説明する。なお、図８、図９において、図４、図５に対応する部分は、図４、図５に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００３６】
ダイヤフラム３０の電極面３２には、圧力検出電極１３にのみ対向する略円環状（Ｃ形）の検出電極対応ダイヤフラム側電極５１と、参照電極１４にのみ対向する円形の参照電極対応ダイヤフラム側電極５２と、検出電極対応ダイヤフラム側電極５１より径方向外方にオリフラ部３１まで連続細帯状に延びた導電性引出部５３と、参照電極対応ダイヤフラム側電極５２より径方向外方にオリフラ部３１まで連続細帯状に延びた導電性引出部５４とが、導電材料のスパッタリング、真空蒸着あるいはスクリーン印刷により、層状に一括して形成されている。
【００３７】
基板１０のオリフラ部１１の電極面１２側には、圧力検出電極１３用の凹溝１５と、参照電極１４用の凹溝１６に加えて、検出電極対応ダイヤフラム側電極５１用の凹溝５５と、参照電極対応ダイヤフラム側電極５２用の凹溝５６とが、オリフラ部１１の直線方向に互いに所定間隔をおいて形成されている。
【００３８】
凹溝１５、１６、５５、５６の各々の構造は、前述の実施形態のものと同じであり、凹溝１５、１６、５５、５６が、圧力検出電極１３、参照電極１４、検出電極対応ダイヤフラム側電極５１、参照電極対応ダイヤフラム側電極５２の各々のリード接続部をなす。
【００３９】
この４電極タイプの実施形態でも、凹溝１５、１６、５５、５６が圧力検出電極１３、参照電極１４、検出電極対応ダイヤフラム側電極５１、参照電極対応ダイヤフラム側電極５２の各々のリード接続部になっているから、凹溝１５と凹溝５５間、凹溝５５と凹溝５６間、凹溝５６と凹溝１６間の各々の側壁が隣接するリード接続部間の障壁となり、上述の実施形態と同じ作用、効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明による静電容量型圧力検出器の一つの実施形態を示す斜視図である。
【図２】一つの実施形態による静電容量型圧力検出器の要部の拡大斜視図である。
【図３】一つの実施形態による静電容量型圧力検出器の要部のリード部材取付状態の拡大斜視図である。
【図４】一つの実施形態による静電容量型圧力検出器の基板単体の斜視図である。
【図５】一つの実施形態による静電容量型圧力検出器のダイヤフラム単体の斜視図である。
【図６】図３の線Ａ−Ａ（線Ｂ−Ｂ）に沿った拡大断面図である。
【図７】図３の線Ｃ−Ｃに沿った拡大断面図である。
【図８】他の実施形態による静電容量型圧力検出器の基板単体の斜視図である。
【図９】他の実施形態による静電容量型圧力検出器のダイヤフラム単体の斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  基板
１１  オリフラ部
１２  電極面
１３  圧力検出電極
１４  参照電極
１５、１６、１７  凹溝
１８、１９  導電性引出部
２０  導電部
３０  ダイヤフラム
３１  オリフラ部
３２  電極面
３３  共通電極
３４  間隔保持部材
３５  導電性引出部
３６、３７  導電部
４１、４２、４３  リード部材
４４、４５、４６  導電性ペースト
５１  検出電極対応ダイヤフラム側電極
５２  参照電極対応ダイヤフラム側電極
５３、５４  導電性引出部
５５、５６  凹溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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